TW499615B

TW499615B - Liquid crystal display device

Info

Publication number: TW499615B
Application number: TW088120400A
Authority: TW
Inventors: Ryuji Nishikawa
Original assignee: Sanyo Electric Co
Priority date: 1998-11-30
Filing date: 1999-11-23
Publication date: 2002-08-21
Also published as: KR100387092B1; KR20000035751A; JP2000162599A

Description

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五·、發明說明（！） [發明所屬技術領域] 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製本發明係有關一種可利用液晶之電光學異方向性進行顯示之液晶顯示裝置（LCD)，尤其有關提昇了視野角特性及亮度的液晶顯示裝置。 [先前之技術] 先前已開發出使用具有負誘電率異方向性之液晶與垂直配向膜的垂直配向型液晶顯示裝置，此類型裝置可大分為兩種。第一種類型，係使用經磨擦處理（rubbing)的垂直配向膜者，其構造示於第4圖。其為在基板50上面按每一像素形成有被層間絕緣膜51覆蓋住的TFT52。其上面再設置有’經由接觸孔而與TFT52連接的像素電極53，與經磨擦處理的配向膜54。與基板50相對立配置的基板55，則設置有各像素共用的共用電極56，與經磨擦處理的配向膜57。基板50與55之間填充有液晶58，而由施加於像素電極53與共用電極56間之電壓所形成電場強度之變化，以控制液晶分子59之配向。藉此，液晶層58之偏光特性得以變化，而可以未圖示之偏光板控制被直線偏光的光線之穿透係數。垂直配向型的LCD，其液晶具有負的誘電率異方向性’亦即，具有朝向舆電場方向呈垂直方向之性質。配向膜54、57係要將未施加電壓時的液晶之初期配向，控制於基板之法線方向的垂直配向膜，而經由磨擦處理，使與基本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 310986 ---------------------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ^015 ^015 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 2 五、發明說明（2 ) 板面形成85。i 99。之預傾角（p^tiitangie)0。經由付與預傾角θ ’於施加電壓時，液晶分子59則往預傾向因而，液晶分子59傾斜的方向一致，防正液晶之配向在平面方向之偏差，也防止顯示品位之降低。另一種類型，係在共用電極56設置配向控制窗，而不〃有配向膜之垂直配向型液晶顯示裝置’例如特願平$ _ 8彻6等所提案者。第5圖所示便是具有這種配向控制窗的LCD構造之剖視圖。與第4圖之lcd相比較，相同點在基板50上設置有TFT52及連接於加52的像素電極 53’而與基板55均充填有液晶層’但在共用電極％形成開口 ’以設置配向控制窗6〇方面，以及配向臈Μ、Q未做磨擦處理方面，則迴然不同。與第4圖之LCD相同的構造’使用相同符號，並省略說明。於此構造，在像素電極53與共用電極56之間施加電壓時’則形成電場63、64，而液晶分子59則傾斜。在像素電極53之端部，電場63則形成由像素電極53往共用電極56方向傾斜的形狀。同樣的，在配向控制窗60之端部，也因為電極不存在，所以電場64將形成往像素電極Η方向傾斜的形狀。因而，液晶分子59,不需要靠預傾角便能往像素電極5 3内側方向傾斜。因為配向控制窗60的範圍内，不存在共用電極56，所以就算施加電壓也不形成電場，因而在配向控制窗6〇的領域内，液晶分子59係固定在初期配向狀態，也就是垂直方向。於是’由於液晶的連續對向而使液晶的配向方本紙張尺^ϋΤϋ家標準（CNS)A4祕⑵f 310986 ------------*裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 499615 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 3 A7 B7 五、發明說明（3 ) 以配向控制窗60為中心相對向，而能獲得較第4圖所示 LCD更為寬闊的視野角。配向控制窗60的形狀繁多，第6圖表示具有配向控制窗60的液晶顯示裝置之一像素平面圖。在像素電極53所區隔的像素領域上之共用電極，配備有配向控制窗6〇。配向控制_ 60係由配置在圖面中央縱長方向延伸的長延部 6〇a’與由長延部60a端部向像素領域的四隅延伸的周邊部 6〇b所形成。液晶分子59以雙重圓圈與箭號表示其配向。位於配向控制窗60正下方的液晶分子59a，如上所述’因為電極不存在，所以不管有無施加電壓，都始終是垂直地配向。在像素電極領域中，不在配向控制窗6〇内的液晶分子 59b、59c、5 9d、59e ’則因施加電壓而各自對配向控制窗 60呈垂直配向，例59b向圖面左方，59e向圖面右方，59d 略向圖面下方，59e略向圖面上方配向。 [發明所欲解決的課題] 如上所述，配向控制窗60因為不存在電極，以致雖然位於像素領域内，仍然不管有無施加電壓，都成為永遠不透光的黑暗領域，所以像素上的配向控制窗6〇之領域乃成為如第8圖像素70所示的暗線。這將成為降低液晶顯示裝置之亮度的原因。於是，本專利申請人試將液晶顯示窗儘量縮小，結果發現如下問題點。如第8圖表示’晶胞間隙（cell gap)5 /z m，像素領域本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公爱） 310986 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

499615 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 A7 B7 五、發明說明（ 17〇PX6〇/Zm的LCD，其配向控制窗60的寬度一律為4 P時的各像素之平面圖。像素71的像素領域全面的黑暗。像素72的配向控制窗6()之長延部難為直線狀，但暗線仍成為雙重’而且雙重暗線的交點各像素都不同。 _由於產生黑暗的像素71，以致各像素的明暗不均，顯不產生偏差’晝像顯得粗糙。而且，由於產生雙重暗線的像素72 ’所以液晶在配向方向失去平衡，亦即向左方的液晶分子59b與向右方的分子州的數量失去平衡，所以液晶顯示裝置的視野角依存性，每—像素都不同。加以，那個像素將成為黑暗像素71，那個像素的那裡將產生雙重線的交點，每次施加電壓都會變動，以致產生液晶顯示裝置的畫像閃爍的問題。 [用以解決課題之手段] 上述問題的原因可用以下的模式來加以說明。第7圖為第6圖之A-A，剖視圖。如第7圖（a)所示，因液晶具有配向連續性的性質，所以配向方向之變化，並非由配向控制窗60之端部60a正下面突然變化，而是在一定距離d之範圍内的液晶分子，仍受電極56領域下液晶分子的影響。因此，雖然是在配向控制窗6〇領域下的液晶分子’在端部60a距離d範圍内的液晶分子5 9a，，仍由電場配向。把配向控制窗60的寬度縮窄到距離d之2倍以下時，如第7(b)圖所示，配向控制窗60之中央的液晶分子，將受到雙方液晶分子的影響，而配向方向將成為不穩定。因為本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇χ 297公釐） 310986 言 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

499615 A7 nil"· _"M_ ".I" ._B7 五、發明說明（5 ) 分子的配向方向已不存在垂直配向的59a，所以向左與向右的逆方向分子相接觸時，所謂液晶配向混亂度便產生。這就疋又重線的像素72之成因。液晶配向混亂度產生時，則像素的顯示最容易看清楚的領域，也就是視野角的中心 (像素正Φ時應為正面）將成為斜向，而晝面的正面將偏離視野角的中心。結果，由畫面正面看這個像素是黑暗的，這就是黑暗的像素71之成因。 ^由以上的探討，可知分子的不連續、液晶配向混亂度，袁谷易發生在配向控制窗60的最狹窄位置。為解決上述課題’本發明為具有往一方向伸長的長延部之配向控制窗的液晶顯示裝置，其長延部中央附近，較上述配向控制窗的其他部位狹窄為特徵。其次，即使長延部之兩端較上述距離4之2倍狭窄，只要長延部中央較2d寬闊’則不容易產生液晶配向混亂度，已由實驗得知。這是因為在寬闊領域有垂直配向的分子殘留，而形成所謂「牆壁」的作用，使液晶配向混亂度不易發生。所以本發明是一種長延部的中央附近較寬闊的液晶顯示裝置。由配向控制窗的周邊部所區隔之領域的液晶分子，有誘發液晶配向混亂度的傾向。所以本發明之液晶顯示裝置在長延部兩端之端部具有對於長延部呈所定角度的邊。 [實施例] 如上所述，於配向控制窗60的長延部在某界限寬度 LW2以下時’液晶配包混亂度容易產^彻心，像素電本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格(210 x 297公釐）— -----—--- 310986 I --- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂-- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 5 49%15 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 6 A7 B7 五、發明說明（6 ) 極的大小為17〇#mx 6 〇 /zm、晶胞間隙為5/ζιπ的LCD中配置長度為100//m之長延部的配向控制窗60時，長延部的寬度為4 // m以下，則容易產生液晶配向混亂度。在同樣的LCD配置具備6 // m寬的長延部之配向控制窗6〇時，結果是不易發生液晶配向混亂度。大致說，長延部的寬度較晶胞間隙小，則容易發生液晶配向混亂度。現在假設容易發生液晶配向混亂度的寬度為W2(在上例為 4 /z m)，不容易發生液晶配向混亂度的最小寬度為W1 (在上例為6 // m) 〇首先說明，本發明的第1實施例。第1圖為本實施例的液晶顯示裝置之單一晶胞的平面圖。本實施例之共用電極具有配向控制窗，並使用未做磨擦處理之配向膜，其剖面構造與第5圖所示構造完全相同，其配向控制窗6〇具有與像素電極53的長邊平行之長延部6〇c，以及由長延部 60C兩端向四隅延伸的周邊部6〇b，連結成為γ字形與逆 Y字形之形狀。長延部60C中央部的寬度為W2，長延部 60C兩端部的寬度為W1，長延部的中央附近較其他部位細小。按本實施例’液晶配向混亂度集中產生在中央的寬度 W2處。所以可防止各像素產生液晶配向混亂度之部位散亂之情形。因而’無各像素亮度不同的問題，所以可防止畫像的粗撻或閃爍。且，因為使液晶配向混亂度集中產生於像素的中心’所以向右的液晶分子與向左的液晶分子不不紙m人及過用中國國家標準（CNSU4 ^Ti_10 x 297公爱） 310986 ------------*裝--------訂----------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 499615 A7 -- B7 五、發明說明（7 ) 致於失去平衡，而可防止視野角依存性之偏差。而且，與寬度W1的直線狀長延部6〇a相比較，配向控制窗60的領域已縮小，所以像素全體的開口率提高，LCD的亮度得以提升。在第1圖’長延部60b的形狀畫成直線，但也可畫成中央寬度為W2,兩端寬度為wi的圓滑曲線，也就是說，液晶配向混亂度容易產生在中央的形狀就可以。其次說明本發明的第2實施例。第2圖為本實施例液晶顯示裝置之單一晶胞的平面圖。本實施例之共用電極具有配向控制窗，並使用未做磨擦處理之配向膜，其剖面構造與第5圖所示構造完全相同。配向控制窗60具有與像素電極53的長邊平行之長延部60d，以及由長延部60d兩端向四隅延伸的周邊部60b;並連結成為Y字形與逆γ字形之形狀。長延部60d中央部的寬度為W1，長延部60d兩端部的寬度為W2，長延部的中央附近較其他部位寬闊。按本實施例，如上所述，中央部位寬闊，垂直配向的液晶分子將殘留於此，所以不易產生液晶配向混亂度。因而可防止由於液晶配向混亂度所生的畫像粗糙、閃爍、視野角依存性偏差等缺失。而且，舆寬度W1的直線狀長延部60a相比較，配向控制窗60的領域已縮小，且雖然配向控制窗的長延部60d不管最大寬度是否為W1，但其所產生暗線之寬度均為W2左右，所以像素全體之開口率提高，而得以提升LCD之亮度。第2圖係將長延部60b的形狀畫成直線，但例如畫成本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 310986 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 言

T 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 7 499615 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 8 A7 五、發明說明（8 中央為寬度W1，兩端為寬度W2的圓滑曲線也可以。其次說明本發明的第3實施例。第3圖為本實施例的液晶顯示裝置之單一晶胞的平面圖。本實施例之共用電極具有配向控制窗，並使用未做磨擦處理之配向膜，其剖面構造與第5圖所示構造完全相同。配向控制窗6〇具有平行於像素電極53之長邊而寬度為W2之直線狀長延部6〇e，在其兩端具有與長延部60e成45。以上角度之邊的端部 6〇f，整體形狀成為！字形狀。端部6〇f可為具有上述邊之二角形’也可為如圖所示地切掉三角形兩端之形狀。例如於第6圖’如無周邊部60b，則長延部6〇a與像素电極53將成為直父’而液晶分子的配向方向急激變化，在此交差點的液晶分子無法配合，於是液晶配向混亂度產生。适就是為何在第1、第2實施例，採周邊部6〇b的理由之一。然而，因有周邊部6〇b，以致配向於圖面上下方向的液晶分子將誘發像素中央部的液晶配向混亂度。所以本發明如第3圖所示，為防止像素中央部產生液晶配向混亂度而取消周邊部60b，並為防止像素周邊部產生液晶配向混亂度，設置具有與周邊部6〇b的延伸方向同一角度之邊的端部60f，以取代周邊部60b。換言之，端部6〇f是以周邊部60b所區隔出來的領域做為開口控制窗。因採用端部60f而不致於誘發液晶配向混亂度，所以長延部雖然為狹窄的W2,也不容易產生液晶配向混亂度。按本實施例，由於配向於圖面上下方向的液晶分子較 —’所不容易發生液晶配向混亂度。於是，可以防止由木紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公复)---~ - 310986 - --------^ —--------^ <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 499615 A7

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 9 五、發明說明（9 ) 於液晶配向混亂度而產生畫像之粗糙、閃爍、視野角依存性偏差等。而且，長延部60e為寬W2之直線狀，所以像素全體的開口率提高，LCD的亮度得以提升。於第3圖，將長延部60e、端部60f的形狀畫成直線，但畫成圓滑的曲線也可以。 [發明之效果] 如上述，申請專利範圍第丨項及第2項所記載之發明，係將配向控制窗的長延部中央附近設成較狹窄，使液晶配向混亂度集中於此。因而得以防止各像素發生液晶配向混亂度之部位不一致’並防止畫像之粗糙或閃爍。且，因可使液晶配向混亂度產生在像素的中心，所以可防止視野角依存性之偏差。而且，因使長延部之一部分設成較狹窄，所以配向控制窗之領域縮小，像素全體之開口率提高，Lcd 之亮度提升。申請專利範圍第3項及第4項所記載之發明，係將長延部中央附近設成較寬闊，所以可防止液晶配向混亂度之發生，並可防止由於液晶配向混亂度而產生畫像之粗糙、閃爍、視野角依存性之偏差。而且，因配向控制窗的領域縮小’且因此所生之暗線細小，所以像素全體的開口率提高’ LCD的亮度提升。申請專利範圍第5項所記載之發明，因具有大致與像素電極之邊平行的長延部及具有與長延部成所定角度的邊之端部，所以可防止液晶配向混亂度，並可防止由於液晶配向混亂度所生的畫像粗糙、閃爍、視野角依存性之偏差。本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 x 297公釐） 310986 —^--------^---------線 (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) A7 B7 五、發明說明（]〇 ) 而且，因長延部為寬W2之直線狀’所以像素全體的開口率提高，LCD亮度提升。 [圖面之簡單說明] 第1圖為本發明之第1實施例俯視圖。第2圖為本發明之第2實施例俯視圖。第3圖為本發明之第3實施例俯視圖。第4圖為習知液晶顯示裝置之俯視圖。第5圖為具有習知配向控制窗之液晶顯示裝置的剖視圖。第6圖為具有習知配向控制窗之液晶顯示裝置的俯視圖。第7圖為具有習知配向控制窗之液晶顯示裝置的問題說明用剖視圖。第8圖為具有習知配向控制窗之液晶顯示裝置的問題問題說明用俯視圖。 [符號說明] --------I----------訂 --------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 50， 55基板 51 絕緣膜 52 TFT 53 像素電極 54 ’ 57配向膜 56 共用電極 58 液晶 59 液晶分子 60 配向控制窗 61， 62未做磨擦處理之配向膜 63 ’ 64電場 70 正常的像素 71 黑暗的像素 72 顯現雙重線的像素本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 10 310986

Claims

智慧財產局員工消費合印製 ι_ :液晶顯示裝置’具有設置有液晶驅動用複數像辛第1基板;設置有與前述像素電極相對向之共板之間封入液晶而成的液晶層基板“述第2基相對前述共用電極具有在與前述像素電極寻目對向的部位開口而成的配向控制窗；前述配向控制窗具有往-方向伸長的長延部. 而前述配向控制窗之長延部 ’ 較前述配向㈣窗之其他部位狹窄者央附近係設成 2.電=顯示裝置’具有設置有液晶驅動用複數像辛之帛1基m有與前述像素電極相對向之共電極的第2基板;及在前述第ι基板與：板之間封入液晶而成的液晶層，第2基其特徵在：前述共用電極具有在與前述像相對向的部位開口而成的配向控制窗； ” 及二配向控制窗係由··往-方向伸長的長延部、 :广-方向成所定角度由前述長延部之兩端部在4方向延伸之周邊部而成，。而前述長延部〇央附近係設成較前述長之其他部位狹窄者。部裝置’具有:設置有液晶驅動用複數像素電極之第！基板：設置有與前述像素電極相對 =電：的第2基板；及在前述第！基板與前述第2 -1板之間封入g晶而成的液晶層，本紙張尺度適用中關家標準X 297公幻1 11 -- 1 310986 I J b ^ 訂---------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 499615 六、申請專利範圍刖述共用電極具有在與前述像素部位開口而成的配向控制窗，、極相對向的前述配向_窗具有往— 而前述配向控制^的長延部， j投制由之長延部的中 4. 較前述配向控制窗之其他部位寬闊。、4近，係設成 -種液晶顯示裝置’具有：設置素電極之苐〗基板動用複數像共用電極的第2芙板·及二素電極相對向之前述第1基板與” h 土 4封入液晶而成的液晶層，其特徵在··前述丘用雷搞1 A用電極具有在與前述像素電極相對向的部位開口而成的配向控制窗，極‘ 前述配向控制窗係由：往一方向伸長的長及與前述-方向成所定角度由前述長延部之往4方向延伸之周邊部而成，而前述長延部之一部分，係設成較前述長延部之其他部位寬闊者。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製一種液晶顯示裝置，具有：設置有用以驅動液晶且具有邊之複數像素電極的第丨基板；設置有與前述像素電極相對向之共用電極的第2基板；及在前述第1基板及則述第2基板之間封入液晶而成的液晶層，其特徵在：前述共用電極具有在與前述像素電極相對向的部位開口而成的g己向控制窗，前述配向控制窗具有與前述像素電極的邊大致平行的長延部， (CNS)A4 ^ (210 X 297 ) AA B 12 310986 499615 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍與有具端兩的部。延部長端述的前邊在之窗度制角控定向所配成述部前延而長述前 —41-----·---I----------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 13 310986